(优选)章色谱法引论北京大学仪器分析教程
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色谱峰变宽的程度由下式决定：
A = 2λdp λ为柱子填充的不均匀性（不规则因子）；
k
组 组
分 分
在固 在流
定相 动相
中 中
的 的
质 质
量量 mmms
k CS VS K VS K 1
Cm Vm
Vm
β
式中：
①β为相比：反映色谱柱柱型及结构的参数。
填充柱相比约6～35；毛细管柱的相比约 50～1500。 ② β V，M VM为流动相体积，即柱内固定
V相S 颗粒间空隙体积。 VS为固定相体积，其中，GSC中为吸附剂表 面容量，GLC中为固定液体积。
• 15.3.1 分配系数K和分配比k
分配平衡：一定温度（TC）下，组分在流动 相和固定相间作用达到的平衡。
1.分配系数K 指在一定温度和压力下，组分在固定相和流 动相之间分配达平衡时的浓度之比值，即
K
组 组
分 分
在 在
固 流
定 动
相 相
中 中
的 的
浓 浓
度 度 CCmS
★分配系数的要点：
①K值与组分性质、固定相性质、流动相性质、 分离温度有关的参数；
容量因子：组分在固定相和流动相中分配量之比，以k表示
15.3 色谱法基本原理
• 色谱分析的目的是将样品中各组分彼此分离， 组分要达到完全分离，两峰间的距离必须足 够远，两峰间的距离是由组分在两相间的分 配系数决定的，即与色谱过程的热力学性质 有关。
• 但是两峰间虽有一定距离，如果每个峰都很 宽，以致彼此重叠，还是不能分开。这些峰 的宽或窄是由组分在色谱柱中传质和扩散行 为决定的，即与色谱过程的动力学性质有关。 因此，要从热力学和动力学两方面来研究色 谱行为。
• 15.1.2 色谱法的分类
按固定相和流动相所处状态分
气-液色谱法
气相色谱法 色谱分析法
液相色谱法
气-固色谱法 液-液色谱法
液-固色谱法
按色谱分离过程物理化学原理分 吸附剂对不同组分吸附
吸附色谱法 性的差别
色谱分析法
固定液对不同组分分配 分配色谱法 性能差别
离子交换剂对不同离子 离子交换色谱法 亲和能力的差别
凝胶色谱法 凝胶对不同组分分子的 阻滞作用的差别
按固定相性质和操作方式分
柱色谱法
色谱分析法
纸色谱法
填充柱 开口管柱
薄层色谱法
15.2 色谱流出曲线及有关术语
• 15.2.1 色谱流出曲线和色谱峰
标准偏差σ 半峰宽
峰 峰高
σ
峰面 积
基线
峰宽
色谱流出曲线常用术语
半峰宽：峰高一半处所对应的峰宽，W1/2表示 死时间：从进样开始到惰性组分从柱中流出，呈现浓度极
2.塔板理论的结论 色谱柱长：L 虚拟的塔板间距离：H 色谱柱的理论塔板数：n（衡量柱效的指标） 则三者的关系为：
n=L/H 理论塔板数与色谱参数之间的关系为：
20
3.塔板理论的特点和不足
①当色谱柱长度一定时，塔板数n越大(塔板高 度H越小)，被测组分在柱内被分配的次数 越多，柱效能则越高，所得色谱峰越窄。
1.塔板理论的建立
①在柱内一小段长度H内，组分可以在两相间 迅速达到平衡。这一小段柱长称为理论塔板 高度H。
②以气相色谱为例，载气进入色谱柱不是连续 进行的，而是脉动式，每次进气为一个塔板 体积（ΔVm）。
③所有组分开始时存在于第0号塔板上，而且 试样沿轴（纵）向扩散可忽略。
④分配系数在所有塔板上是常数，与组分在某 一塔板上的量无关。
③空气或甲烷的ms=0， ∴ k′= 0
4.分配系数K及分配比k与选择因子α的关
系
k tR tM
r21
α21
t R(2) t R(1)
k2 tM k1 t M
k2 k1
K2 K1
• 15.3.2 塔板理论
把色谱柱比作 一个分馏塔， 引入理论塔板 数（n）作为衡 量柱效率的指 标，即色谱柱 是由一系列连 续的、相等的 水平塔板组成。
大值时所需要的时间，以tM表示 保留时间：从进样到色谱柱后出现待测组分信号极大值所
需要的时间，以tR表示 死体积：不被保留的组分通过色谱柱消耗的流动相的体积
保留体积：从进样开始到组分出现浓度极大点时消耗的流 动相的体积
调整保留体积：保留体积与死体积之差，即组分停留在固 定相时所消耗流动相的体积
②不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同， 用有效塔板数和有效塔板高度作为衡量柱效 能的指标时，应指明测定物质。
③柱效不能表示被分离组分的实际分离效果， 当两组分的分配系数K相同时，无论该色谱柱 的塔板数多大，都无法分离。
• 15.3.3 速率理论
van Deemter方程的数学简化式为 H=A+B/u+Cu
色谱流出曲线常用术语
调整保留时间：扣除死时间的保留时间，以t’R表示 相对保留值：一定的实验条件下组分i与另一标准组分S的
调整保留时间之比，以γis表示 选择性因子：相邻两组分调整保留值之比，以a表示 相比率：柱内气相与吸附剂或固定液体积之比，以β表示
分配系数：平衡状态时，组分在固定相与流动相中的浓度 比，以K表示
（优选）章色谱法引论北京大 学仪器分析教程
茨维特的实验
石油醚
碳酸钙
色谱法是一种分离方法。 特 点 ： 有 两 相 ， 一 是 固 定 相 （ stationary phase），一是流动相（mobile phase）， 两相作相向运动。
将色谱法用于分析中，则称为色谱分析。 因此色谱分析是一种分离、分析法。
式中：H为板高（cm）； u为流动相的线速度（cm.s-1）；
A、B、C为常数：
A为涡流扩散系数； B为分子扩散项系数； C为传质阻力项系数。
减小A、B、C三项可提高柱效；存在着最佳 流速；A、B、C三项各与哪些因素有关？
1.涡流扩散项 A （多路效应）
在填充色谱柱中，当组分随流动相向柱出口 迁移时，流动相由于受到固定相颗粒障碍， 不断改变流动方向，使组分分子在前进中形 成紊乱的类似涡流的流动，故称涡流扩散。
②一定TC下，K越大，出峰越慢； ③提高TC ，组分在固定相中浓度降低，tR变小； ④K=0的组分，不被固定相保留，最先流出； ⑤每个组分的K不同，选择适宜的固定相来改善
分离效果； ⑥试样中不同组分在相同分离条件下，K不同，
得以分离。
2.分配比kቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ（分配容量或容量因子）
分配比又称容量因子，它是指在一定温度和 压力下，组分在两相间分配达平衡时，分配 在固定相和流动相中的质量比。即
A = 2λdp λ为柱子填充的不均匀性（不规则因子）；
k
组 组
分 分
在固 在流
定相 动相
中 中
的 的
质 质
量量 mmms
k CS VS K VS K 1
Cm Vm
Vm
β
式中：
①β为相比：反映色谱柱柱型及结构的参数。
填充柱相比约6～35；毛细管柱的相比约 50～1500。 ② β V，M VM为流动相体积，即柱内固定
V相S 颗粒间空隙体积。 VS为固定相体积，其中，GSC中为吸附剂表 面容量，GLC中为固定液体积。
• 15.3.1 分配系数K和分配比k
分配平衡：一定温度（TC）下，组分在流动 相和固定相间作用达到的平衡。
1.分配系数K 指在一定温度和压力下，组分在固定相和流 动相之间分配达平衡时的浓度之比值，即
K
组 组
分 分
在 在
固 流
定 动
相 相
中 中
的 的
浓 浓
度 度 CCmS
★分配系数的要点：
①K值与组分性质、固定相性质、流动相性质、 分离温度有关的参数；
容量因子：组分在固定相和流动相中分配量之比，以k表示
15.3 色谱法基本原理
• 色谱分析的目的是将样品中各组分彼此分离， 组分要达到完全分离，两峰间的距离必须足 够远，两峰间的距离是由组分在两相间的分 配系数决定的，即与色谱过程的热力学性质 有关。
• 但是两峰间虽有一定距离，如果每个峰都很 宽，以致彼此重叠，还是不能分开。这些峰 的宽或窄是由组分在色谱柱中传质和扩散行 为决定的，即与色谱过程的动力学性质有关。 因此，要从热力学和动力学两方面来研究色 谱行为。
• 15.1.2 色谱法的分类
按固定相和流动相所处状态分
气-液色谱法
气相色谱法 色谱分析法
液相色谱法
气-固色谱法 液-液色谱法
液-固色谱法
按色谱分离过程物理化学原理分 吸附剂对不同组分吸附
吸附色谱法 性的差别
色谱分析法
固定液对不同组分分配 分配色谱法 性能差别
离子交换剂对不同离子 离子交换色谱法 亲和能力的差别
凝胶色谱法 凝胶对不同组分分子的 阻滞作用的差别
按固定相性质和操作方式分
柱色谱法
色谱分析法
纸色谱法
填充柱 开口管柱
薄层色谱法
15.2 色谱流出曲线及有关术语
• 15.2.1 色谱流出曲线和色谱峰
标准偏差σ 半峰宽
峰 峰高
σ
峰面 积
基线
峰宽
色谱流出曲线常用术语
半峰宽：峰高一半处所对应的峰宽，W1/2表示 死时间：从进样开始到惰性组分从柱中流出，呈现浓度极
2.塔板理论的结论 色谱柱长：L 虚拟的塔板间距离：H 色谱柱的理论塔板数：n（衡量柱效的指标） 则三者的关系为：
n=L/H 理论塔板数与色谱参数之间的关系为：
20
3.塔板理论的特点和不足
①当色谱柱长度一定时，塔板数n越大(塔板高 度H越小)，被测组分在柱内被分配的次数 越多，柱效能则越高，所得色谱峰越窄。
1.塔板理论的建立
①在柱内一小段长度H内，组分可以在两相间 迅速达到平衡。这一小段柱长称为理论塔板 高度H。
②以气相色谱为例，载气进入色谱柱不是连续 进行的，而是脉动式，每次进气为一个塔板 体积（ΔVm）。
③所有组分开始时存在于第0号塔板上，而且 试样沿轴（纵）向扩散可忽略。
④分配系数在所有塔板上是常数，与组分在某 一塔板上的量无关。
③空气或甲烷的ms=0， ∴ k′= 0
4.分配系数K及分配比k与选择因子α的关
系
k tR tM
r21
α21
t R(2) t R(1)
k2 tM k1 t M
k2 k1
K2 K1
• 15.3.2 塔板理论
把色谱柱比作 一个分馏塔， 引入理论塔板 数（n）作为衡 量柱效率的指 标，即色谱柱 是由一系列连 续的、相等的 水平塔板组成。
大值时所需要的时间，以tM表示 保留时间：从进样到色谱柱后出现待测组分信号极大值所
需要的时间，以tR表示 死体积：不被保留的组分通过色谱柱消耗的流动相的体积
保留体积：从进样开始到组分出现浓度极大点时消耗的流 动相的体积
调整保留体积：保留体积与死体积之差，即组分停留在固 定相时所消耗流动相的体积
②不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同， 用有效塔板数和有效塔板高度作为衡量柱效 能的指标时，应指明测定物质。
③柱效不能表示被分离组分的实际分离效果， 当两组分的分配系数K相同时，无论该色谱柱 的塔板数多大，都无法分离。
• 15.3.3 速率理论
van Deemter方程的数学简化式为 H=A+B/u+Cu
色谱流出曲线常用术语
调整保留时间：扣除死时间的保留时间，以t’R表示 相对保留值：一定的实验条件下组分i与另一标准组分S的
调整保留时间之比，以γis表示 选择性因子：相邻两组分调整保留值之比，以a表示 相比率：柱内气相与吸附剂或固定液体积之比，以β表示
分配系数：平衡状态时，组分在固定相与流动相中的浓度 比，以K表示
（优选）章色谱法引论北京大 学仪器分析教程
茨维特的实验
石油醚
碳酸钙
色谱法是一种分离方法。 特 点 ： 有 两 相 ， 一 是 固 定 相 （ stationary phase），一是流动相（mobile phase）， 两相作相向运动。
将色谱法用于分析中，则称为色谱分析。 因此色谱分析是一种分离、分析法。
式中：H为板高（cm）； u为流动相的线速度（cm.s-1）；
A、B、C为常数：
A为涡流扩散系数； B为分子扩散项系数； C为传质阻力项系数。
减小A、B、C三项可提高柱效；存在着最佳 流速；A、B、C三项各与哪些因素有关？
1.涡流扩散项 A （多路效应）
在填充色谱柱中，当组分随流动相向柱出口 迁移时，流动相由于受到固定相颗粒障碍， 不断改变流动方向，使组分分子在前进中形 成紊乱的类似涡流的流动，故称涡流扩散。
②一定TC下，K越大，出峰越慢； ③提高TC ，组分在固定相中浓度降低，tR变小； ④K=0的组分，不被固定相保留，最先流出； ⑤每个组分的K不同，选择适宜的固定相来改善
分离效果； ⑥试样中不同组分在相同分离条件下，K不同，
得以分离。
2.分配比kቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ（分配容量或容量因子）
分配比又称容量因子，它是指在一定温度和 压力下，组分在两相间分配达平衡时，分配 在固定相和流动相中的质量比。即